1.1 .Tổng quan về biến đổi khí hậu
1.3. Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí
1.3.1. Giải pháp kỹ thuật
a) Phát triển công nghệ
Nhằm tăng hiệu quả nhiên liệu của máy bay, phải giảm trọng lượng và cải thiện khí động lực học, thiết kế động cơ của máy bay và phát triển động cơ tiết kiệm nhiên liệu. Việc thực hiện được những mục tiêu trên sẽ đem lại lợi ích nhiều mặt cho ngành hàng không. Những nỗ lực trên trong vài thập kỷ qua đã đạt được những bước tiến vững chắc. Tuy nhiên giữa việc phát triển công nghệ và ứng dụng cơng nghệ vẫn cịn một khoảng cách khá lớn.
Đối với các hãng hàng không, một trong những mối quan tâm được ưu tiên hàng đầu là lượng nhiên liệu tiêu thụ vì giới hạn lợi nhuận trong hoạt động hàng khơng rất nhỏ và giá nhiên liệu thì ngày càng tăng trong khi giá vé máy bay thì phải giảm để bảo đảm tính cạnh tranh. Trong khi nhiều hãng hàng không chuyển sang sử dụng các loại máy bay mới, tiết kiệm nhiên liệu hơn hoặc cải tiến máy bay để tăng hiệu quả nhiên liệu thì nhiều loại máy bay cũ, tiêu thụ năng lượng ít
hiệu quả vẫn được sử dụng vì niên hạn sử dụng của máy bay chở khách khá dài (khoảng 30 năm).
Do vậy, các nhà sản xuất máy bay và động cơ cần phải quan tâm đến việc phát triển công nghệ để giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ xuống mức tối thiểu.
Hiện chưa có tiêu chuẩn chứng nhận về hiệu quả nhiên liệu đối với ngành hàng không dân dụng.
Từ khi máy bay phản lực được đưa vào sử dụng đã chứng minh sự phát triển của công nghệ động cơ và khung máy bay đã mở ra xu hướng cải thiện hiệu quả nhiên liệu tích cực. Tuy nhiên các công nghệ tiên tiến hơn vẫn đang được nghiên cứu để phát triển xu hướng này.
Sau đây chúng ta xem xét một hãng đã áp dụng thành công cải tiến phát triển công nghệ cho máy bay:
Airbus là công ty máy bay lớn đầu tiên nhận được chứng chỉ ISO 14001. Với dự án máy bay có thể tái chế, Airbus đang hướng tới chỉ tiêu 85% vật liệu của một máy bay có thể tái chế. Họ cũng đã đặt ra mục tiêu năm 2020 giảm 50% lượng phát thải CO2 và 80% lượng NOx.
Để đạt được các mục tiêu trên, Airbus đã tiến hành các thử nghiệm với nhiên liệu thay thế trên máy bay A380 và đang tập trung sâu vào nhiên liệu sinh học. Hiện A380 là loại máy bay thương mại rộng rãi nhất, tiết kiệm nhiên liệu nhất và gây tiếng ồn ít nhất
Hình 1.5. Máy bay Airbus A380
lâu dài để đạt tới sự tiết kiệm nhiên liệu vượt bậc này. Trong vịng 40 năm qua, ngành cơng nghiệp hàng không đã giảm được 70% lượng nhiên liệu sử dụng.
b) Phát triển động cơ
Phát triển động cơ yêu cầu một sự cân bằng phát thải giữa nhu cầu hoạt động (hiệu quả nhiên liệu) và lượng KHÍ NHÀ KÍNH (NOx, COx và HC). Việc cân bằng phát thải này cũng phải bảo đảm các mục tiêu vận chuyển an toàn, tin cậy, chi phí và tiếng ồn.
c) Phát triển máy bay
Mục tiêu cải thiện hiệu quả động cơ cũng có thể đạt được thơng qua cải tiến khung máy bay, cũng như cải tiến động cơ. Máy bay phản lực dân dụng hiện đại nhất có cánh máy bay được cơ giới hóa ở mức thấp và được truyền động bởi 2 hoặc 4 động cơ quạt turbo ở phía dưới cánh. Loại máy bay này tiết kiệm được 70% lượng nhiên liệu tính trên 1 hành khách-km so với 40 năm trước.
Tỷ lệ tiết kiệm này đạt được phần lớn là nhờ cải tiến động cơ, phần còn lại là do cải tiến thiết kế khung máy bay. Cấu hình máy bay hiện tại đã được cải tiến rất nhiều nhưng vẫn cần tiếp tục cải thiện.
Trong giai đoạn tới đây, các vật liệu composite nhẹ sẽ được sử dụng cho phần lớn cấu trúc của máy bay, hứa hẹn giảm được đáng kể khối lượng của máy bay và đem lại lợi ích trong việc đốt cháy nhiên liệu.
Việc sử dụng composite, ví dụ trên máy bay Boeing 787 (đang trong giai đoạn thử nghiệm) sẽ có thể làm giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ tới 20%.
Những phát kiến khác, như sử dụng các cánh máy bay nhỏ, thiết bị điều khiển luồng khơng khí ở thân máy bay và giảm trọng lượng đã được các nhà sản xuất nghiên cứu và có thể giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ tới 7%.
Tuy nhiên việc ứng dụng trên thực tế còn gặp nhiều hạn chế, ví dụ trên chặng bay ngắn, lượng nhiên liệu bổ sung để đốt cháy do trọng lượng của cánh máy bay nhỏ sẽ khơng cịn mang tính tiết kiệm.
Cơng nghệ thổi gió từng lớp (giảm khung máy bay bằng việc kiểm sốt lớp ranh giới) sẽ có thêm tác dụng tạo hiệu quả về mặt khí động lực cho khung máy
bay, đặc biệt cho máy bay tầm xa. Công nghệ này cho phép mở rộng lớp ranh giới phẳng của luồng khơng khí tĩnh trên cơ cấu khí động lực.
Gần đây, những hệ thống này đã là chủ đề cho các công việc nghiên cứu tuy nhiên phải cần thêm nhiều thời gian mới được áp dụng vào thực tế. Công nghệ này có thể cho phép nhiên liệu đốt giảm 10-20% (Braslow, 1999).
Năm 2001, nhóm cơng nghệ GbD (Xanh hơn bằng công tác thiết kế) của Hội Hàng khơng hồng gia đã xem xét những khả năng công nghệ tương lai cho sự phát triển dài hạn của cơng nghiệp hàng khơng và các lợi ích có thể về mặt môi trường. Những khái niệm được xem xét bao gồm cấu hình máy bay thay thế như Blended Wing Body và Laminar Flying Wing, và việc sử dụng bộ phát điện quạt (roto mở). Nghiên cứu đã kết luận rằng những loại máy bay này có thể cho phép giảm đáng kể lượng nhiên liệu đốt so với thiết kế máy bay thơng thường có cùng tải trọng.
Phát thải cả NOx và CO2 có thể giảm thêm nhờ khung máy bay tiên tiến và hệ thống đẩy cho phép giảm nhiên liệu đốt.
Trong hệ thống đẩy, rotor mở cho phép giảm đáng kể lượng nhiên liệu đốt qua động cơ quạt turbo được sử dụng đặc trưng cho máy bay phản lực chở khách hiện nay. Tuy nhiên tốc độ máy bay bị giảm dưới tốc độ máy bay phản lực do giới hạn tốc độ đầu cánh quạt và vì vậy cơng nghệ này chỉ phù hợp với đường bay ngắn và trung bình, khi yêu cầu về tốc độ không phải là điều quan trọng nhất.
Chiều dài đường bay trung bình tồn cầu năm 2005 là 1239 km (ICAO 2006) và có nhiều chuyến bay có khoảng cách ít hơn con số trung bình này rất nhiều. Tuy nhiên, tiếng ồn rotor từ những thiết bị này có thể cần được kiểm soát để bảo đảm nằm trong giới hạn cho phép.
Tóm lại, phát triển công nghệ khung và động cơ máy bay, giảm trọng lượng thông qua việc sử dụng cấu trúc composite tiên tiến, giảm sức kéo, đặc biệt bằng việc ứng dụng cơng nghệ kiểm sốt thổi gió từng lớp, hứa hẹn giảm được nhiên liệu đốt cho ngành hàng khơng trong tầm nhìn dài hạn. Những phát
minh được các lợi thế so với các sản phẩm hiện tại và đáp ứng yêu cầu an toàn và tiêu chuẩn tin cậy.